Entwicklung von potentiometrischen Chemo-und Biosensoren durch Abscheidung von organischen Schichten auf ionensensitiven Silizium-Feldeffektstrukturen

Thust, M.

Book/Report

FZJ-2019-02300

Entwicklung von potentiometrischen Chemo-und Biosensoren durch Abscheidung von organischen Schichten auf ionensensitiven Silizium-Feldeffektstrukturen

Thust, M. (Corresponding author)FZJ*

1997
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 3433, IX, 180 p. (1997)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/22003

Report No.: Juel-3433

Abstract: Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden drei alternative Lösungsansätze zur Abscheidung von organischen Molekülen auf Silizium-Feldeffektstrukturen vorgestellt.Als Basisstrukturen dienen dabei sowohl ionensensitive Feldeffekttransistoren (ISFETs) als auch planare sowie poröse Elektrolyt-Isolator-Halbleiter (EIS)-Schichtsysteme. Mit Hilfe der erarbeiteten Abscheidungstechniken wurden Chemo- und Biosensoren hergestellt und deren Signalcharakteristika untersucht. 1. Es wurden n-Kanal-ISFETs in Siliziumplanartechnik prozessiert, wobei SiO$_{2}$ als Gate-Isolatormaterial eingesetzt wurde. Es wurde demonstriert, daß sich die Oberflächentopologie dieser Bauelemente zur Abscheidung von Langmuir-Blodgett (LB)-Filmen eignet. Durch Einmischen von Na$^{+}$-Ionophoren in ein LB-Polymer auf der Basis von Polyglutamat wurden Na$^{+}$-sensitive Feldeffekttransistoren (Na$^{+}$ -ISFETs) realisiert. Ihre Sensorcharakteristika wurden mittels Messungen im Constant-Charge-Modus ermittelt. Die Na$^{+}$-ISFETs eignen sich zur Bestimmung des Natriumgehalts in wäßrigen Lösungen im Konzentrationsbereich zwischen 0,3 mM und 1 M. Die Na$^{+}$+Empfindlichkeit beträgt etwa 53 mV/Dekade Na$^{+}$-Konzentration. Durch das Aufbringen einer photovernetzten Deckschicht aus zwei Monolagen des LB-Polymers PcPS konnte für die Na$^{+}$-ISFETs eine hohe Langzeitstabilität von 30 Tagen unter permanentem Elektrolytkontakt erzielt werden. Selbst nach 180 Tagen im Meßbetrieb beträgt die Sensitivität noch immer etwa 40 mV/Dekade. Die Querempfindlichkeit gegenüber H$^{+}$-, K$^{+}$-, Ca$^{2+}$- und Mg$^{2+}$-Ionen, die typische interferierende Kationen darstellen, beträgt im Mittel etwa 20 mV/Dekade. Für Ionenkonzentrationen unterhalb von 1 mM bzw. zwischen pH 4 und pH 7 ist die Querempfindlichkeit vernachlässigbar klein. Die für die Na$^{+}$-ISFETs erzielten Sensorcharakteristika können als sehr gut beurteilt werden und stimmen weitgehend mit Ergebnissen überein, die für Na$^{+}$-Sensoren auf der Basis von planaren, unstrukturierten EIS-Schichtsystemen publiziert wurden [216]. [...]

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